Способ предотвращения горных ударов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 86184 9) ( СПУБЛИК 21 Г 5 51)5 1 ьйьУУЫ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Изобретение от мышленности и мо при подземной раэ полезных ископаем динамических проя ния при ведении го рной проользовано рожденийвращения ого давленосится к го жет быть исп работке место ых для предо влений горн рных работ. ие эффе примен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1167339, кл, Е 21 О 11/00, 1984.Авторское свидетельство СССРВ 1055891, кл. Е 21 Р 5/00, 1981,(54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРНЪХ УДАРОВ(57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых для предотвращения динамических проявлений горного давления при ведении горных работ, Цель - повышение эффективности и расширение области применения разгрузочного противоударного воздействия на массив горных Цель изобретения - повытивности и расширение обл пород, Сущность способа заключается вформировании зон дезинтеграции массива горных пород вокруг горных выработок в направлении главных нормальных напряжений путем взрывания зарядов ВВ, Для этого в разгружаемом массиве определяют величину и направление главных напряжений, масштабный уровень сейсмоактивных тектонических структур и границы тектонических блоков указанных структур в пределах шахтного поля, В контуре защищаемых выработок находят максимальный линейный размер б из следующих параметров: ширины целика, его высоты и ширины выработки. После этого из выработок бурят по кругу скважины длиной не менее 2 б в на- Б правлении по меньшей мере одного вектора главных нормальных сжимающих напряжений данной тектонической структуры, Скважины заряжают таким образом, чтобы торцы зарядов образовывали плоскости с соосным круговым контуром и диаметром не менее б. Взрывают укаэанные заряды с а формированием зон дезинтеграции пород в О виде цилиндров или усеченных конусов вы- р сотой не менее б. 3 э,п. ф-лы, 2 ил. ния разгрузочного противоударного воздействия на массив горных пород.Сущность способа заключается в формировании зон дезинтеграции массива горных пород вокруг горных выработок в направлении главных нормальных напряжений путем взрывания зарядов ВВ,Способ предотвращения горно-тектонических ударов базируется на закономер иостях распространения упругих волн в массиве горных пород,Тектоническое строеии верхних слоев литосферы содержит ряд стоуктур различного масштабного уровня, определяемого количеством литологических слоев, пересекаемых тектоническим нарушением данного тектоноблока (тектоноструктуры), Одномасштабные тектонические структуры ограничены трещинами, имеющими практически одинаковые азимуты простирания, величины смещения и углы падения, Однако не все тектоноструктуры являются сейсмоактивными и в связи с этими по предлагаемому способу предварительно определяют только масштаб сейсмоактивных тектоиоструктур.Горные удары горио-тектонического типа характеризуются тем, что очаг разрушения и гипоцеитр сейсмического явления, вызвавшего указанное разрушение, разне" сены в пространстве иа сотни метров, Возникновение горноо удара (образование очага разрушения) обусловлено формированием в массиве между гипоцентром сейсмического явления и горкой выработкой упругой волны с достаточно энергоемкой модой и с длиной волны, равной либо мощности удароопасного слоя, вскрытого горной выработкой (высота выработки), либо размеру любого другого конструктивного элемента системы разработки (ширина п 1 илета кровли или целика), находящегося в предельно напряженном состоянии.Таким образом, создаются необходимые и достаточные условия формирования упругой стоячей волны в данном конструктивном элементе системы разработки на границе раздела сред массив - выработка, что в конечном счете приводит к горному удару,На фиг.1 схематично представлено расположение сейсмических тектоноструктур, на фиг.2 - передовая часть выемочного блока одного из структурных блоков.На фиг.1 и 2 показаны границы 1 рудничного поля; границы 2 сейсмических тектоноструктур, передовые выработки 3 и 4, камуфлетиые скважины 5 и б, заряды 7 ВР и торцы 8 зарядов, плоскости 9 и 10, проходящие через торцы зарядов, зоны 11 и 12 дезинтеграции пород, Кроме того показаиь, размеры а, Ь, с конструктивных элементов системы разработки, ширина 1 пролета вы. работки, соответственно величины и направления 4,0,4 главных нормальных.фт фнапряжений, векторы 1 н, ), 1 кь соответствующих главных нормальных напряжений тектоноструктуры с индексом 1; минимальный диаметр д зоны дезинтеграции пород,Способ осуществляют в следующей последовательности.5 В пределах рудничного поля 1 определяют масштаб сейсмоактивных тектонических структур М (м, град) и границы 2тектонических блоков, образуемых тектоническими структурами одного масштабного10 уровня, измеряют величины 4,0, 4 и,1 ф 1 Ф 1направление векторов 1 в, ), Ь главныхнормальных напряжений тектоноструктур 1.Затем в контурах защищаемых выработокопределяют величину максимального линейного размера д, являющегося наибольшей величиной из всех линейных размеров,по условиюс 1макс Ь, с, 1),где Ь - ширина целика (размер целика вплане) в направлении вектора 1 н,с - высота целика или выработки в на-Фправлении вектора ) ;1 - ширина выработки в направлениивектора 1 при этом размер целика а в на - Фправлении вектора Ь не учитывают, так какв этом направлении действуют растягивающие напряжения.После этоо из передовых выработок 3или 4 бурят длиной не менее 2 с 1 скважины 5и б в направлении по меньшей мере одногоиз векторов главных нормальных сжимаю- .щих напряжений данной тектоническойструктуры 1 и располагают в указанных скважинах заряды 7 ВВ так. чтобы их торцы 8образовывали две плоскости 9 и 10 с соосными круговыми контурами диаметром неменее д.Затем взрывают указанные заряды 7 собразованием зон дезинтеграции пород ввиде цилиндров или усеченных конусов 11 и12 высотой не менее с 1.Образование зон дезинтеграции породв виде цилиндров или усеченных конусов сзаданными диаметрами оснований и высотой в направлении действия главных сжимающих напряжений, более чем б,обеспечивает фильтрацию мод сейсмического излучения из гипоцентра явления сформированием моды с длиной волны болеечем с 1, что исключает возможность возникновения стоячей волны в пределах выработанных пространств,Необходимость бурения скважин 5 и бзависит от величины напряжений55Кнй и К 4, где Кн и Ку - коэффициентыконцентрации напряжений в приконтурныхчастях,Если указанные величины превышаютО,б оа 1, где дк ) - предел прочности пород на сжатие, то бурят скважины 5 и 6. В противном случае бурят только скважины 5,м ф ориентированные вдоль вектора н,При недостаточной эффективности фильтрации массив дезинтегрируют более, чем на одном интервале скважины с образованием соосных зон дезинтеграции пород, отстоящих друг от друга на расстоянии пб, где и - натуральный ряд чисел.Наибольшего эффекта достигают в том случае, когда ось симметрии зон 11 дезинтеграции пород располагают на расстоянии от границы тектонической структуры (блока), равном 2 б, В этом случае фильтрация коротковолнового излучения происходит сразу после его возникновения.На случай возникновения отраженных сейсмических волн от литологических слоев образуют несколько несоосных зон дезинтеграции пород с расстоянием между осями вращения, равным пб, и одноименными основаниями, лежащими в одной плоскости (не показано),Формула изобретения 1. Способ предотвращения горных ударов, включающий определение в разгружаемом массиве величины и направления главных напряжений, бурение скважин из передовых выработок и взрывание в скважинах зарядов ВВ с образованием за пределами выработок зон дезинтеграции пород, перпендикулярных главным нормальным сжимающим напряжениям, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и расширения области применения разгрузочного противоударного воздействия на массив горных пород, предварительно определяют в пределах рудничного поля масштабный уровень различных сейсмоактивных тектонических структур,границы тектонических блоков указанныхструктур данного масштабного уровня, ве 5 личину и направление главных нормальныхнапряжений внутри этих границ, а в контурезащищаемых выработок находят максимальный линейный размер б из соотношения10 бмакс (Ь, с,),где Ь - ширина целика;с - высота целика;1 - ширина выработки, после чего иэвыработки бурят по кругу скважины длиной15 не менее чем удвоенная величина б, в направлении по меньшей мере одного из векторов главных нормальных сжимающихнапряжений данной тектонической структуры, затем заряжают скважины ВВ так, чтобы20 торцы зарядов образовывали две плоскостис соосным круговым контуром диаметром неменее размера б и взрывают указанные заряды с формированием зон дезинтеграциипород в виде цилиндров или усеченных ко 25 нусов с высотой не менее б.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что указанные зоны дезинтеграцииформируют более чем на одном интервалескважины на расстоянии пб друг от друга,30 где и - натуральный ряд чисел.3. Способ по пп. 1 и 2, отл ич а ю щий с я тем, что ось симметрии зон дезинтеграции располагают на расстоянии от границы тектонической структуры, равном 2 б,35 4. Способ по пп.1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что формируют несколько несоосных эон дезинтеграции с расстоянием между осями вращения указанных зон, равнымипб, и одноименными основаниями, лежащи 40 ми в одной плоскости.1686184 оставитель Б.Терентьевехред М,Моргентал Корректор М,Дем Редактор Е,Папп венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 иэ каэ 3586 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноеениям и открытиям при ГКНТ СССкая наб., 4/5